深入讲解CPU与GPU到底有什么区别？_gpu比cpu

CPU的故事我们聊的比较多了，之前也发布过很多关于CPU的文章，因此这里重点聊聊GPU

教授VS小学生

可以简单的将CPU理解为学识渊博的教授，什么都精通，而GPU则是一堆小学生，只会简单的算术运算，可即使教授再神通广大，也不能一秒钟计算出500次加减法，因此对简单重复的计算来说单单一个教授不过数量众多的小学生，在间形简单的算数运算这件事上，500个小学生（并发）可以轻而易举打败教授。

因此我们可以看到，CPU和GPU最大的不同在于架构，CPU适用于广泛的应用场景（学识渊博），可以执行任意程序，而GPU则专为任务而生，并发能力强，具体来讲就是多核，一般的CPU有2核，4核，8核，而GPU则可能会有成百上千核：

                             CPU                                                                        GPU

可以看到，CPU内部cache以及控制部分占据了很大一部分偏生面积，因此计算单元占比很少，再来看看GPU，GPU只有很简单的控制单元，剩下的部分都被计算单元占据，因此CPU的核数有限，而GPU则轻松堆出上千核。

只不过CPU中每个核的能力好比教授，而GPU的每个核的能力好比一个小学生。

你可能会想，为什么GPU需要这么奇怪的架构呢？

为什么GPU需要这么多核？ 

想一想计算机上的一张图是怎么表示的？无非就是屏幕上的一个个像素：

我们需要对每个像素进行计算，而且是相同的运算，久好比刚才例子中的小学生计算加减法一样，注意，对于屏幕来说一般会有上百万个像素，如果我们要穿行的为每一个像素进行运算，效率久会很低，因此我们可以让GPU中的每一个核心去为相应的像素进行计算，由于GPU中有很多核，因此并行计算可以大大提高速度。

现在你应该明白为什么GPU要这样工作了吧。

除了GPU的核数量比较多以外，GPU的工作方式也比较奇怪。

奇怪的工作方式： 

对CPU来说，不同的核心可以执行不同的机器指令，coreA在运行word线程的同时coreB上可以运行浏览器线程，这就是所谓的多指令多数据，MIMD（Multiple Instruction Multiple Data）

而GPU则不同，GPU上的这些核心必须整齐划一的运行相同的机器指令，知识可以操作不同的数据，这就好比这些小学生在某一个时刻必须都进行加法计算，不同的地方在于有的小学生可能需要计算1+1,有的要计算2+6等等，变化的地方在于操作数，这就是所谓的单指令多数据，SIMD（Single Instruction Multiple Data）

因此我们可以看到GPU的工作方式核CPU是截然不同的。

除了这种工作方式之外，GPU的指令集还非常简单，不像CPU这种复杂的处理器，如果你去看CPU的编程手册就会发现，CPU负责的事情非常多：终端处理，内存管理，IO等等，这些对于GPU来说都是不存在的，可以看到GPU的定位非常简单，就是纯计算，GPU绝对不是用来取代CPU的，CPU只是把一些GPU非常擅长的事情交给它，GPU仅仅是用来分担CPU工作的配角。

CPU和GPU是这样配合工作的：

GPU擅长什么？

比较合适GPU的计算场景是这样的：1）计算简单；2）重复计算，因此如果记得计算场景和这里的图像渲染相似，呢么使用GPU就很合理了。

因此对于图形图像计算，天气预报以及神经网络等都是用与GPU，对了，GPU还适合挖矿。

希望本文对大家理解GPU有所帮助！